JP4678089B2 - 測定ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測定ヘッドに係り、特に加工中のワークの形状や寸法を測定する定寸装置、加工終了後のワークの形状や寸法を測定する検測装置に適用される測定ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ある設計寸法のワークの外径寸法の比較測定をするときは、まず、その寸法のマスターを用いて検出器の零点調整をしなければならない。この零点調整は、測定対象のワークの寸法が変わるたびに行わなければならず、多大な時間と労力を要していた。
【０００３】
一方、特公平６−４８１６１号公報に開示された図７の測定ヘッドは、主として基端部に検出器１を備えた基部レバー２と、先端部に接触子３ａを備えた測定レバー３と、基部レバー２の先端を軸支するとともに測定レバー３の基端を軸支する回転自在な支点軸４と、基部レバー２と測定レバー３とを支点軸４に対して連結／解放するクランプ機構５と、基部レバー２を支点軸４に対して揺動させるセットアーム６と、クランプ機構５とセットアーム６とを作動させる操作機構７とから構成されており、次のように零点調整を行う。
【０００４】
すなわち、操作機構７のハンドル８を回動させると、操作軸８ａが回転し、この操作軸８ａに固着された偏心カム９ｂの作用によってクランプ機構５による支点軸４のクランプが解除される。これにより、基部レバー２と測定レバー３とが支点軸４に対して回動自在に支持される。また、操作軸８ａが回転することにより、操作軸８ａに固着された偏心カム９ａの作用によって規制板６ａが前進し、セットアーム６を押圧して基部レバー２を検出器１の零点位置に移動させる。この状態で接触子３ａの間にマスターを配置し、接触子３ａで挟み込んだのち、ハンドル８を回動させると、再び偏心カム９ｂの作用によってクランプ機構５が作動し、基部レバー２と測定レバー３とが支点軸４に固定される。また、これと同時に偏心カム９ａの作用によって規制板６ａが後退し、セットアーム８が解放される。これにより、測定が可能な状態となって零点調整が終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の測定ヘッドは零点調整はできるが、機構が複雑で部品点数が多く、組立に手間がかかるとともにヘッド全体が大型化するという欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、零点調整が簡単にでき、小型・シンプルな構造の測定ヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、ヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられた回動支軸と、前記回動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられた基部レバーと、前記基部レバーの先端部に設けられた揺動支軸と、基端部に切割りが形成された軸受部材が設けられ、該軸受部材に前記揺動支軸が挿通されることにより、前記揺動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に設けられるとともに、先端部に被測定部に当接される接触子を備えた測定レバーと、前記軸受部材に形成された切割りの隙間を閉じさせることにより、前記揺動支軸を前記軸受部材で締め付けて、前記測定レバーを前記揺動支軸に固定する締付手段であって、前記切割りの両側に形成されたクランプ部と、前記クランプ部の一方に連結されるとともに、前記測定レバーに連結された連結アームと、Ｌ字状に形成され、前記クランプ部の他方に連結されて、前記連結アームと交差して配置されるクランプアームと、前記連結アームに設けられた回転軸と、前記回転軸に揺動自在に軸支され、先端部分が前記クランプアームの先端部分に当接されるとともに、前記回転軸の回転中心に対して偏芯した円弧状に形成されたクランプレバーと、からなり、前記クランプレバーを揺動させることにより、前記軸受部材に形成された切割りの隙間を拡縮させて、前記揺動支軸を締め付け・解除する締付手段と、前記揺動支軸が挿通された前記軸受部材を前記基部レバーに向けて軸方向に押圧し、前記締付手段による固定が解除されたときに前記測定レバーが自由に揺動しないように、前記測定レバーの揺動に一定の抵抗を付与する押圧部材と、前記基部レバーの変動量を検出する検出手段と、前記基部レバーを測定方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して前記基部レバーをリトラクト方向に揺動させて前記基部レバーを前記検出手段の零点位置に位置させる零点設定手段と、からなることを特徴とする測定ヘッドを提供する。
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、ヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられた回動支軸と、前記回動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられた基部レバーと、前記基部レバーの先端部に設けられ、中空状に形成されるとともに、周面の複数個所に切割りが形成されて拡縮自在に形成され、かつ、中空部がテーパ状に形成された揺動支軸と、基端部に挿通穴が形成され、該挿通穴に前記揺動支軸が挿通されることにより、前記揺動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に設けられるとともに、先端部に被測定部に当接される接触子を備えた測定レバーと、前記揺動支軸の外径を拡径させることにより、前記揺動支軸の外周面を前記挿通穴の内周面に押し付けて前記測定レバーを前記揺動支軸に固定する拡径手段であって、前記拡径手段は、前記揺動支軸の中空部に嵌入されたクランプ部材と、前記クランプ部材に連結されたナット部材と、前記ナット部材に螺合されたボルト部材と、前記基部レバーに回動自在に支持されるとともに、前記ボルト部材に連結されたクランプレバーと、からなり、前記クランプレバーで前記ボルト部材を回動させることにより、前記クランプ部材を前記中空部内で軸方向に移動させて、前記揺動支軸を拡縮させる拡径手段と、前記揺動支軸が挿通された前記軸受部材を前記基部レバーに向けて軸方向に押圧し、前記拡径手段による固定が解除されたときに前記測定レバーが自由に揺動しないように、前記測定レバーの揺動に一定の抵抗を付与する押圧部材と、前記基部レバーの変動量を検出する検出手段と、前記基部レバーを測定方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して前記基部レバーをリトラクト方向に揺動させて前記基部レバーを前記検出手段の零点位置に位置させる零点設定手段と、からなることを特徴とする測定ヘッドを提供する。
【０００８】
本発明によれば、零点調整は次のように行われる。まず、零点設定手段によって、基部レバーを零点位置に移動させる。この状態でクランプ機構によるクランプを解除して測定レバーを揺動支軸に対して揺動自在に支持する。次に、マスターに接触子を当接させ、その状態でクランプ機構で測定レバーを揺動支軸に固定する。この後、マスターを取り除くことにより零点調整は終了し、ワークの測定が可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る測定ヘッドの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１０】
図１は、外径測定用定寸装置に適用された測定ヘッド１０の側面図である。同図に示すように、矩形の箱状に形成されたヘッド本体１２には、一対の基部アーム１４、１４が設けられている。基部アーム１４はヘッド本体１２に設けられた回動支軸１６を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられている。
【００１１】
基部アーム１４の基端部には、基部アーム１４の変動量を検出するための差動トランス１８が設けられている。差動トランス１８は、コア１８ａとボビン１８ｂとで構成され、コア１８ａは基部アーム１４の基端部に固定されるとともに、ボビン１８ｂはヘッド本体１２に固定される。
【００１２】
また、基部アーム１４の基端部近傍には、スプリング２０が取り付けられている。スプリング２０は、基部アーム１４を測定方向（基部アーム１４の先端が互いに近づく方向）に付勢する。
【００１３】
また、基部アーム１４にはセットアーム２２が取り付けられており、このセットアーム２２が移動板２４で押されることにより、基部アーム１４が回動支軸１６を支点に回動する。
【００１４】
ここで、このセットアーム２２を押圧する移動板２４は、一対のガイドロッド２６Ａ、２６Ｂの先端部に取り付けられている。ガイドロッド２６Ａ、２６Ｂは、ヘッド本体１２に設けられたガイドブロック２８にガイドされて前後移動自在に設けられており、その基端部にはセットハンドル３４が連結されている。移動板２４は、このセットハンドル３４を前後移動させることにより「零点設定位置」と「解放位置」との間を移動する。そして、この移動板２４が「零点設定位置」に移動することにより、セットアーム２２が移動板２４に押されて回動し、この結果、基部アーム１４が差動トランス１８の零点位置に移動する。また、移動板２４が「解放位置」に移動することにより、セットアーム２２が移動板２４による押圧から解放され、この結果、基部アーム１４が回動自在に支持される。
【００１５】
なお、ガイドブロック２８には、一対のボールプランジャ２９Ａ、２９Ｂが設けられており、このボールプランジャ２９Ａ、２９Ｂによって移動板２４が「零点設定位置」と「解放位置」とで停止できるようにしている。すなわち、このボールプランジャ２９Ａ、２９Ｂは、それぞれ図示しないスプリングによって突出方向に付勢された出没自在なボール２９ａ、２９ｂを有しており、このボール２９ａ、２９ｂをガイドロッド２６Ａ、２６Ｂに形成された係合溝２６ａ、２６ｂに嵌め込むことにより、ガイドロッド２６Ａ、２６Ｂの移動を規制して、移動板２４が「零点設定位置」と「解放位置」とで停止するようにしている。具体的には、ガイドロッド２６Ａに形成された係合溝２６ａにボールプランジャ２９Ａのボール２９ａが係合すると、移動板２４が「零点設定位置」で停止し、ガイドロッド２６Ｂに形成された係合溝２６ｂにボールプランジャ２９Ｂのボール２９ｂが係合すると、移動板２４が「解放位置」で停止する。
【００１６】
基部アーム１４の先端部には、揺動支軸３６が設けられている。揺動支軸３６にはクランプ機構４０を介して測定アーム３８が揺動自在に設けられている。この測定アーム３８の先端部には、接触子４２が取り付けられており、この接触子４２を測定対象物に当接させて測定を行う。
【００１７】
図２、図３は、それぞれクランプ機構４０の平面部分断面図と側面部分断面図である。同図に示すように、揺動支軸３６には軸受部材４４が装着されている。この軸受部材４４は、切割り４６が形成されて二つ割りにされており、これにより内径が拡縮自在に形成されている。
【００１８】
軸受部材４４の切割り４６の両側には、クランプ部４４Ａ、４４Ｂが形成され、このクランプ部４４Ａ、４４Ｂの間隔を拡縮することにより、軸受部材４４の内径が拡縮する。
【００１９】
軸受部材４４の一方のクランプ部４４Ａには、棒状の連結アーム４８が一体的に連結されている。この連結アーム４８には測定アーム３８が一体的に連結されている。
【００２０】
一方、軸受部材４４の他方側のクランプ部４４Ｂには、クランプアーム５０の基端部がボルト５２によって連結されている。このクランプアーム５０はＬ字状に形成されており、連結アーム４８に形成された長穴５４に挿通されることにより、連結アーム４８と交差して配置されている。
【００２１】
連結アーム４８の長穴５４内には回転軸５８が固着されている。回転軸５８にはクランプレバー６０が揺動自在に軸支されており、その先端部分はクランプアーム５０の先端部分に当接されている。このクランプレバー６０の先端部分は円弧状に形成されており、その円弧の中心Ｔは回転軸５８の回転中心Ｒに対して偏心している。このため、クランプレバー６０を図２の矢印Ａ方向に回動させると、その先端部分でクランプアーム５０を押圧する。逆にクランプレバー６０を矢印Ｂ方向に回動させると、その押圧を解除する。
【００２２】
このように、クランプレバー６０を回動操作することにより、クランプアーム５０が押圧又は解除される。そして、この結果、軸受部材４４のクランプ部４４Ａ、４４Ｂの間隔が拡縮し、軸受部材４４で揺動支軸３６がクランプ、アンクランプされる。そして、揺動支軸３６が軸受部材４４にクランプされることにより、測定アーム３８が揺動支軸３６に固定され、アンクランプされることにより、測定アーム３８が揺動支軸３６に回動自在に支持される。
【００２３】
ここで、軸受部材４４が装着された揺動支軸３６は、中心部が中空状に形成されている。この揺動支軸３６の中空部にはボルト６２が挿通されており、抑えナット６４に締結されている。抑えナット６４には環状の溝６４Ａが形成されており、この溝６４Ａには皿バネ６６が収納されている。揺動支軸３６に装着された軸受部材４４は、この皿バネ６６に押圧されており、これにより測定アーム３８の揺動操作に一定の抵抗が付与される。
【００２４】
前記のごとく構成された本実施の形態の測定ヘッド１０の作用は次のとおりである。
【００２５】
まず、セットハンドル３４をヘッド本体１２に向けて押し込む。これにより、移動板２４が前進し、「零点設定位置」で停止する。そして、この移動板２４が前進する過程でセットアーム２２が移動板２４に押されて回動し、この結果、基部アーム１４が差動トランス１８の零点位置（差動トランス１８の出力が零の位置）に移動する。
【００２６】
次に、クランプレバー６０を回動させ、軸受部材４４による揺動支軸３６の締め付けを緩める。これにより、測定アーム３８が揺動支軸３６に対して揺動自在に支持される。
【００２７】
なお、この際、測定アーム３８は、軸受部材４４が抑えナット６４に設けられた皿バネ６６に押圧されているため、回動に一定の抵抗が付与される。これにより、測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、クランプしなくても所望の位置で停止させておくことができる。
【００２８】
次に、接触子４２の間にマスタを配置し、そのマスタの外周に接触子４２を当接させる。この状態でクランプレバー６０を逆方向に回動させ、軸受部材４４で揺動支軸３６を締め付けて固定する。これにより、差動トランス１８の零点位置の状態で測定アーム３８と基部アーム１４とが一体化される。
【００２９】
次に、セットハンドル３４をヘッド本体１２から引っ張り、移動板２４を「解放位置」に移動させる。これにより、セットアーム２２が解放され、基部アーム１４がフリーな状態で回動自在に支持される。
【００３０】
以上で零点設定は完了し、マスターを取り除いたのち、測定対象のワークＷを接触子４２の間に挟み込み、測定を実施する。
【００３１】
このように、本実施の形態の測定ヘッド１０によれば、きわめて簡単な操作で作動トランス１８の零点調整を行うことができる。また、構成がシンプルで部品点数も少ないため、容易に組み立てることができるとともに、全体を小型化することができる。さらに、本実施の形態の測定ヘッド１０では、軸受部材４４が抑えナット６４に設けられた皿バネ６６に押圧されているため、測定アーム３８の回動に一定の抵抗を付与することができる。これにより、測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、クランプしなくても測定アーム３８を所望の位置で停止させておくことができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、移動板２４を手動で移動させるようにしているが、移動板２４は手動で移動させるのではなく、シリンダ等を用いて自動で移動させるようにしてもよい。
【００３３】
図４、図５は、本発明の測定ヘッドに適用されたクランプ機構の第２の実施の形態の平面図と側面部分断面図である。
【００３４】
基部アーム１４の先端部には揺動支軸７０が設けられており、この揺動支軸７０に軸受部材７２を介して測定アーム３８が揺動自在に支持されている。揺動支軸７０は中空状に形成されており、その周面には図６に示すように９０°の間隔で切割り７４、７４、…が形成されている。また、この揺動支軸７０の中空部７０Ａはテーパ状に形成されており、先端に向かって拡径するように形成されている。
【００３５】
揺動支軸７０の中空部７０Ａには、クランプ部材７６が嵌入されている。このクランプ部材７６は、外周面が円弧状に形成されており、揺動支軸７０の内周面に当接されている。
【００３６】
クランプ部材７６の下部にはナット部材７６Ａが連結されている。ナット部材７６Ａにはクランプレバー８０の回転軸８０Ａに連結されたボルト部材７８が螺合されている。クランプレバー８０は、基部アーム１４の先端部に座８２を介して回動自在に支持されており、このクランプレバー８０を回動操作することにより、ボルト部材７８が回動する。そして、この結果、ナット部材７６Ａが締め込まれて、クランプ部材７６が揺動支軸７０の中空部７０Ａを上下動する。なお、座８２には、一対のストッパーボルト８４が取り付けられており、このストッパーボルト８４でクランプレバー８０の回動範囲が規制される。
【００３７】
クランプ部材７６の上部には十字状に形成された位置決め部材８６が連結されている。この位置決め部材８６は、揺動支軸７０の上端部に形成された十字状の位置決め溝８８に嵌合されており、これにより、クランプ部材７６が回り止めされる。また、この位置決め溝８８に対して位置決め部材８６を嵌合させる位置を変えることにより、ナット部材７６Ａに対するボルト部材７８の螺合量を調整でき、これにより、クランプレバー８０の締め付け量を調整できる。
【００３８】
位置決め部材８６の上部には押圧部材８９が連結されている。この押圧部材８９は、円盤状に形成されており、下面に環状の溝８９Ａが形成されている。この溝８９Ａには、皿バネ９０が収納されており、軸受部材７２の上面に当接されている。軸受部材７２は、この皿バネ９０に上面を押圧されることにより、回動に一定の抵抗が付与される。
【００３９】
前記のごとく構成されたクランプ機構の第２の実施の形態の作用は次のとおりである。
【００４０】
クランプレバー８０を一方向に回転させてボルト部材７８をナット部材７６Ａにねじ込むと、クランプ部材７６が揺動支軸７０の中空部７０Ａの内側へと押し込まれる。これにより、中空部７０Ａのテーパ面がクランプ部材７６に押されて拡径する。この結果、揺動支軸７０の外周面が軸受部材７２の内周面に密着して、揺動支軸７０が軸受部材７２に固定される。
【００４１】
一方、クランプレバー８０を逆方向に回転させてボルト部材７８を緩めると、クランプ部材７６が揺動支軸７０の中空部７０Ａの先端方向へと後退する。この結果、揺動支軸７０は、その弾性復元力により縮径し、軸受部材７２は揺動支軸７０に対して回動可能な状態となる。
【００４２】
なお、この際、軸受部材７２は押圧部材８９に設けられた皿バネ９０に押圧されているため、回動に一定の抵抗が付与される。これにより、測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、クランプしなくても所望の位置で停止させておくことができる。
【００４３】
このように本実施の形態のクランプ機構によれば、クランプレバー８０の回動操作によって測定アーム３８のクランプ、アンクランプをワンタッチで行うことができる。これにより、上述した第１の実施の形態の測定ヘッド１０と同様に極めて簡単な操作で作動トランス１８の零点調整を行うことができる。また、構成がシンプルで部品点数も少ないため、容易に組み立てることができるとともに、全体を小型化することができる。
【００４４】
また、本実施の形態のクランプ機構では、軸受部材４４を押圧部材８９に設けられた皿バネ９０で押圧することにより、測定アーム３８の回動に一定の抵抗を付与することができる。これにより、アンクランプの状態において測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、測定アーム３８を所望の位置に停止させておくことができる。
【００４５】
なお、上述した一連の実施の形態では、本発明を外径測定用の定寸装置の測定ヘッドに適用した例で説明したが、本発明は内径測定用の定寸装置や検測装置等にも適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る測定ヘッドによれば、部品点数が少なくシンプルな構成で簡単に組み立てることができ、かつ簡単に零点調整作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外径測定用定寸装置に適用された測定ヘッドの側面断面図
【図２】クランプ機構の平面部分断面図
【図３】クランプ機構の側面部分断面図
【図４】クランプ機構の第２の実施の形態の平面図
【図５】クランプ機構の第２の実施の形態の側面部分断面図
【図６】クランプ機構の要部の構成を示す平面図
【図７】従来の測定ヘッドの構成を示す側面断面図
【符号の説明】
１０…測定ヘッド、１２…ヘッド本体、１４…基部アーム、１６…回動支軸、１８…差動トランス、２０…スプリング、２２…セットアーム、２４…移動板、２６Ａ、２６Ｂ…ガイドロッド、２８…ガイドブロック、２９Ａ、２９Ｂ…ボールプランジャ、３４…セットハンドル、３６…揺動支軸、３８…測定アーム、４０…クランプ機構、４２…接触子、４４…軸受部材、４４Ａ、４４Ｂ…クランプ部、４６…切割り、４８…連結アーム、５０…クランプアーム、５２…ボルト、５４…長穴、５８…回転軸、６０…クランプレバー、６２…ボルト、６４…抑えナット、６４Ａ…溝、６６…皿バネ、７０…揺動支軸、７０Ａ…中空部、７２…軸受部材、７４…切割り、７６…クランプ部材、７８…ボルト部材、８０…クランプレバー、８０Ａ…回転軸、８２…座、８４…ストッパーボルト、８６…位置決め部材、８９…押圧部材、８９Ａ…溝、９０…皿バネ
【発明の属する技術分野】
本発明は測定ヘッドに係り、特に加工中のワークの形状や寸法を測定する定寸装置、加工終了後のワークの形状や寸法を測定する検測装置に適用される測定ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ある設計寸法のワークの外径寸法の比較測定をするときは、まず、その寸法のマスターを用いて検出器の零点調整をしなければならない。この零点調整は、測定対象のワークの寸法が変わるたびに行わなければならず、多大な時間と労力を要していた。
【０００３】
一方、特公平６−４８１６１号公報に開示された図７の測定ヘッドは、主として基端部に検出器１を備えた基部レバー２と、先端部に接触子３ａを備えた測定レバー３と、基部レバー２の先端を軸支するとともに測定レバー３の基端を軸支する回転自在な支点軸４と、基部レバー２と測定レバー３とを支点軸４に対して連結／解放するクランプ機構５と、基部レバー２を支点軸４に対して揺動させるセットアーム６と、クランプ機構５とセットアーム６とを作動させる操作機構７とから構成されており、次のように零点調整を行う。
【０００４】
すなわち、操作機構７のハンドル８を回動させると、操作軸８ａが回転し、この操作軸８ａに固着された偏心カム９ｂの作用によってクランプ機構５による支点軸４のクランプが解除される。これにより、基部レバー２と測定レバー３とが支点軸４に対して回動自在に支持される。また、操作軸８ａが回転することにより、操作軸８ａに固着された偏心カム９ａの作用によって規制板６ａが前進し、セットアーム６を押圧して基部レバー２を検出器１の零点位置に移動させる。この状態で接触子３ａの間にマスターを配置し、接触子３ａで挟み込んだのち、ハンドル８を回動させると、再び偏心カム９ｂの作用によってクランプ機構５が作動し、基部レバー２と測定レバー３とが支点軸４に固定される。また、これと同時に偏心カム９ａの作用によって規制板６ａが後退し、セットアーム８が解放される。これにより、測定が可能な状態となって零点調整が終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の測定ヘッドは零点調整はできるが、機構が複雑で部品点数が多く、組立に手間がかかるとともにヘッド全体が大型化するという欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、零点調整が簡単にでき、小型・シンプルな構造の測定ヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、ヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられた回動支軸と、前記回動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられた基部レバーと、前記基部レバーの先端部に設けられた揺動支軸と、基端部に切割りが形成された軸受部材が設けられ、該軸受部材に前記揺動支軸が挿通されることにより、前記揺動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に設けられるとともに、先端部に被測定部に当接される接触子を備えた測定レバーと、前記軸受部材に形成された切割りの隙間を閉じさせることにより、前記揺動支軸を前記軸受部材で締め付けて、前記測定レバーを前記揺動支軸に固定する締付手段であって、前記切割りの両側に形成されたクランプ部と、前記クランプ部の一方に連結されるとともに、前記測定レバーに連結された連結アームと、Ｌ字状に形成され、前記クランプ部の他方に連結されて、前記連結アームと交差して配置されるクランプアームと、前記連結アームに設けられた回転軸と、前記回転軸に揺動自在に軸支され、先端部分が前記クランプアームの先端部分に当接されるとともに、前記回転軸の回転中心に対して偏芯した円弧状に形成されたクランプレバーと、からなり、前記クランプレバーを揺動させることにより、前記軸受部材に形成された切割りの隙間を拡縮させて、前記揺動支軸を締め付け・解除する締付手段と、前記揺動支軸が挿通された前記軸受部材を前記基部レバーに向けて軸方向に押圧し、前記締付手段による固定が解除されたときに前記測定レバーが自由に揺動しないように、前記測定レバーの揺動に一定の抵抗を付与する押圧部材と、前記基部レバーの変動量を検出する検出手段と、前記基部レバーを測定方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して前記基部レバーをリトラクト方向に揺動させて前記基部レバーを前記検出手段の零点位置に位置させる零点設定手段と、からなることを特徴とする測定ヘッドを提供する。
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、ヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられた回動支軸と、前記回動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられた基部レバーと、前記基部レバーの先端部に設けられ、中空状に形成されるとともに、周面の複数個所に切割りが形成されて拡縮自在に形成され、かつ、中空部がテーパ状に形成された揺動支軸と、基端部に挿通穴が形成され、該挿通穴に前記揺動支軸が挿通されることにより、前記揺動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に設けられるとともに、先端部に被測定部に当接される接触子を備えた測定レバーと、前記揺動支軸の外径を拡径させることにより、前記揺動支軸の外周面を前記挿通穴の内周面に押し付けて前記測定レバーを前記揺動支軸に固定する拡径手段であって、前記拡径手段は、前記揺動支軸の中空部に嵌入されたクランプ部材と、前記クランプ部材に連結されたナット部材と、前記ナット部材に螺合されたボルト部材と、前記基部レバーに回動自在に支持されるとともに、前記ボルト部材に連結されたクランプレバーと、からなり、前記クランプレバーで前記ボルト部材を回動させることにより、前記クランプ部材を前記中空部内で軸方向に移動させて、前記揺動支軸を拡縮させる拡径手段と、前記揺動支軸が挿通された前記軸受部材を前記基部レバーに向けて軸方向に押圧し、前記拡径手段による固定が解除されたときに前記測定レバーが自由に揺動しないように、前記測定レバーの揺動に一定の抵抗を付与する押圧部材と、前記基部レバーの変動量を検出する検出手段と、前記基部レバーを測定方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して前記基部レバーをリトラクト方向に揺動させて前記基部レバーを前記検出手段の零点位置に位置させる零点設定手段と、からなることを特徴とする測定ヘッドを提供する。
【０００８】
本発明によれば、零点調整は次のように行われる。まず、零点設定手段によって、基部レバーを零点位置に移動させる。この状態でクランプ機構によるクランプを解除して測定レバーを揺動支軸に対して揺動自在に支持する。次に、マスターに接触子を当接させ、その状態でクランプ機構で測定レバーを揺動支軸に固定する。この後、マスターを取り除くことにより零点調整は終了し、ワークの測定が可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る測定ヘッドの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１０】
図１は、外径測定用定寸装置に適用された測定ヘッド１０の側面図である。同図に示すように、矩形の箱状に形成されたヘッド本体１２には、一対の基部アーム１４、１４が設けられている。基部アーム１４はヘッド本体１２に設けられた回動支軸１６を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられている。
【００１１】
基部アーム１４の基端部には、基部アーム１４の変動量を検出するための差動トランス１８が設けられている。差動トランス１８は、コア１８ａとボビン１８ｂとで構成され、コア１８ａは基部アーム１４の基端部に固定されるとともに、ボビン１８ｂはヘッド本体１２に固定される。
【００１２】
また、基部アーム１４の基端部近傍には、スプリング２０が取り付けられている。スプリング２０は、基部アーム１４を測定方向（基部アーム１４の先端が互いに近づく方向）に付勢する。
【００１３】
また、基部アーム１４にはセットアーム２２が取り付けられており、このセットアーム２２が移動板２４で押されることにより、基部アーム１４が回動支軸１６を支点に回動する。
【００１４】
ここで、このセットアーム２２を押圧する移動板２４は、一対のガイドロッド２６Ａ、２６Ｂの先端部に取り付けられている。ガイドロッド２６Ａ、２６Ｂは、ヘッド本体１２に設けられたガイドブロック２８にガイドされて前後移動自在に設けられており、その基端部にはセットハンドル３４が連結されている。移動板２４は、このセットハンドル３４を前後移動させることにより「零点設定位置」と「解放位置」との間を移動する。そして、この移動板２４が「零点設定位置」に移動することにより、セットアーム２２が移動板２４に押されて回動し、この結果、基部アーム１４が差動トランス１８の零点位置に移動する。また、移動板２４が「解放位置」に移動することにより、セットアーム２２が移動板２４による押圧から解放され、この結果、基部アーム１４が回動自在に支持される。
【００１５】
なお、ガイドブロック２８には、一対のボールプランジャ２９Ａ、２９Ｂが設けられており、このボールプランジャ２９Ａ、２９Ｂによって移動板２４が「零点設定位置」と「解放位置」とで停止できるようにしている。すなわち、このボールプランジャ２９Ａ、２９Ｂは、それぞれ図示しないスプリングによって突出方向に付勢された出没自在なボール２９ａ、２９ｂを有しており、このボール２９ａ、２９ｂをガイドロッド２６Ａ、２６Ｂに形成された係合溝２６ａ、２６ｂに嵌め込むことにより、ガイドロッド２６Ａ、２６Ｂの移動を規制して、移動板２４が「零点設定位置」と「解放位置」とで停止するようにしている。具体的には、ガイドロッド２６Ａに形成された係合溝２６ａにボールプランジャ２９Ａのボール２９ａが係合すると、移動板２４が「零点設定位置」で停止し、ガイドロッド２６Ｂに形成された係合溝２６ｂにボールプランジャ２９Ｂのボール２９ｂが係合すると、移動板２４が「解放位置」で停止する。
【００１６】
基部アーム１４の先端部には、揺動支軸３６が設けられている。揺動支軸３６にはクランプ機構４０を介して測定アーム３８が揺動自在に設けられている。この測定アーム３８の先端部には、接触子４２が取り付けられており、この接触子４２を測定対象物に当接させて測定を行う。
【００１７】
図２、図３は、それぞれクランプ機構４０の平面部分断面図と側面部分断面図である。同図に示すように、揺動支軸３６には軸受部材４４が装着されている。この軸受部材４４は、切割り４６が形成されて二つ割りにされており、これにより内径が拡縮自在に形成されている。
【００１８】
軸受部材４４の切割り４６の両側には、クランプ部４４Ａ、４４Ｂが形成され、このクランプ部４４Ａ、４４Ｂの間隔を拡縮することにより、軸受部材４４の内径が拡縮する。
【００１９】
軸受部材４４の一方のクランプ部４４Ａには、棒状の連結アーム４８が一体的に連結されている。この連結アーム４８には測定アーム３８が一体的に連結されている。
【００２０】
一方、軸受部材４４の他方側のクランプ部４４Ｂには、クランプアーム５０の基端部がボルト５２によって連結されている。このクランプアーム５０はＬ字状に形成されており、連結アーム４８に形成された長穴５４に挿通されることにより、連結アーム４８と交差して配置されている。
【００２１】
連結アーム４８の長穴５４内には回転軸５８が固着されている。回転軸５８にはクランプレバー６０が揺動自在に軸支されており、その先端部分はクランプアーム５０の先端部分に当接されている。このクランプレバー６０の先端部分は円弧状に形成されており、その円弧の中心Ｔは回転軸５８の回転中心Ｒに対して偏心している。このため、クランプレバー６０を図２の矢印Ａ方向に回動させると、その先端部分でクランプアーム５０を押圧する。逆にクランプレバー６０を矢印Ｂ方向に回動させると、その押圧を解除する。
【００２２】
このように、クランプレバー６０を回動操作することにより、クランプアーム５０が押圧又は解除される。そして、この結果、軸受部材４４のクランプ部４４Ａ、４４Ｂの間隔が拡縮し、軸受部材４４で揺動支軸３６がクランプ、アンクランプされる。そして、揺動支軸３６が軸受部材４４にクランプされることにより、測定アーム３８が揺動支軸３６に固定され、アンクランプされることにより、測定アーム３８が揺動支軸３６に回動自在に支持される。
【００２３】
ここで、軸受部材４４が装着された揺動支軸３６は、中心部が中空状に形成されている。この揺動支軸３６の中空部にはボルト６２が挿通されており、抑えナット６４に締結されている。抑えナット６４には環状の溝６４Ａが形成されており、この溝６４Ａには皿バネ６６が収納されている。揺動支軸３６に装着された軸受部材４４は、この皿バネ６６に押圧されており、これにより測定アーム３８の揺動操作に一定の抵抗が付与される。
【００２４】
前記のごとく構成された本実施の形態の測定ヘッド１０の作用は次のとおりである。
【００２５】
まず、セットハンドル３４をヘッド本体１２に向けて押し込む。これにより、移動板２４が前進し、「零点設定位置」で停止する。そして、この移動板２４が前進する過程でセットアーム２２が移動板２４に押されて回動し、この結果、基部アーム１４が差動トランス１８の零点位置（差動トランス１８の出力が零の位置）に移動する。
【００２６】
次に、クランプレバー６０を回動させ、軸受部材４４による揺動支軸３６の締め付けを緩める。これにより、測定アーム３８が揺動支軸３６に対して揺動自在に支持される。
【００２７】
なお、この際、測定アーム３８は、軸受部材４４が抑えナット６４に設けられた皿バネ６６に押圧されているため、回動に一定の抵抗が付与される。これにより、測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、クランプしなくても所望の位置で停止させておくことができる。
【００２８】
次に、接触子４２の間にマスタを配置し、そのマスタの外周に接触子４２を当接させる。この状態でクランプレバー６０を逆方向に回動させ、軸受部材４４で揺動支軸３６を締め付けて固定する。これにより、差動トランス１８の零点位置の状態で測定アーム３８と基部アーム１４とが一体化される。
【００２９】
次に、セットハンドル３４をヘッド本体１２から引っ張り、移動板２４を「解放位置」に移動させる。これにより、セットアーム２２が解放され、基部アーム１４がフリーな状態で回動自在に支持される。
【００３０】
以上で零点設定は完了し、マスターを取り除いたのち、測定対象のワークＷを接触子４２の間に挟み込み、測定を実施する。
【００３１】
このように、本実施の形態の測定ヘッド１０によれば、きわめて簡単な操作で作動トランス１８の零点調整を行うことができる。また、構成がシンプルで部品点数も少ないため、容易に組み立てることができるとともに、全体を小型化することができる。さらに、本実施の形態の測定ヘッド１０では、軸受部材４４が抑えナット６４に設けられた皿バネ６６に押圧されているため、測定アーム３８の回動に一定の抵抗を付与することができる。これにより、測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、クランプしなくても測定アーム３８を所望の位置で停止させておくことができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、移動板２４を手動で移動させるようにしているが、移動板２４は手動で移動させるのではなく、シリンダ等を用いて自動で移動させるようにしてもよい。
【００３３】
図４、図５は、本発明の測定ヘッドに適用されたクランプ機構の第２の実施の形態の平面図と側面部分断面図である。
【００３４】
基部アーム１４の先端部には揺動支軸７０が設けられており、この揺動支軸７０に軸受部材７２を介して測定アーム３８が揺動自在に支持されている。揺動支軸７０は中空状に形成されており、その周面には図６に示すように９０°の間隔で切割り７４、７４、…が形成されている。また、この揺動支軸７０の中空部７０Ａはテーパ状に形成されており、先端に向かって拡径するように形成されている。
【００３５】
揺動支軸７０の中空部７０Ａには、クランプ部材７６が嵌入されている。このクランプ部材７６は、外周面が円弧状に形成されており、揺動支軸７０の内周面に当接されている。
【００３６】
クランプ部材７６の下部にはナット部材７６Ａが連結されている。ナット部材７６Ａにはクランプレバー８０の回転軸８０Ａに連結されたボルト部材７８が螺合されている。クランプレバー８０は、基部アーム１４の先端部に座８２を介して回動自在に支持されており、このクランプレバー８０を回動操作することにより、ボルト部材７８が回動する。そして、この結果、ナット部材７６Ａが締め込まれて、クランプ部材７６が揺動支軸７０の中空部７０Ａを上下動する。なお、座８２には、一対のストッパーボルト８４が取り付けられており、このストッパーボルト８４でクランプレバー８０の回動範囲が規制される。
【００３７】
クランプ部材７６の上部には十字状に形成された位置決め部材８６が連結されている。この位置決め部材８６は、揺動支軸７０の上端部に形成された十字状の位置決め溝８８に嵌合されており、これにより、クランプ部材７６が回り止めされる。また、この位置決め溝８８に対して位置決め部材８６を嵌合させる位置を変えることにより、ナット部材７６Ａに対するボルト部材７８の螺合量を調整でき、これにより、クランプレバー８０の締め付け量を調整できる。
【００３８】
位置決め部材８６の上部には押圧部材８９が連結されている。この押圧部材８９は、円盤状に形成されており、下面に環状の溝８９Ａが形成されている。この溝８９Ａには、皿バネ９０が収納されており、軸受部材７２の上面に当接されている。軸受部材７２は、この皿バネ９０に上面を押圧されることにより、回動に一定の抵抗が付与される。
【００３９】
前記のごとく構成されたクランプ機構の第２の実施の形態の作用は次のとおりである。
【００４０】
クランプレバー８０を一方向に回転させてボルト部材７８をナット部材７６Ａにねじ込むと、クランプ部材７６が揺動支軸７０の中空部７０Ａの内側へと押し込まれる。これにより、中空部７０Ａのテーパ面がクランプ部材７６に押されて拡径する。この結果、揺動支軸７０の外周面が軸受部材７２の内周面に密着して、揺動支軸７０が軸受部材７２に固定される。
【００４１】
一方、クランプレバー８０を逆方向に回転させてボルト部材７８を緩めると、クランプ部材７６が揺動支軸７０の中空部７０Ａの先端方向へと後退する。この結果、揺動支軸７０は、その弾性復元力により縮径し、軸受部材７２は揺動支軸７０に対して回動可能な状態となる。
【００４２】
なお、この際、軸受部材７２は押圧部材８９に設けられた皿バネ９０に押圧されているため、回動に一定の抵抗が付与される。これにより、測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、クランプしなくても所望の位置で停止させておくことができる。
【００４３】
このように本実施の形態のクランプ機構によれば、クランプレバー８０の回動操作によって測定アーム３８のクランプ、アンクランプをワンタッチで行うことができる。これにより、上述した第１の実施の形態の測定ヘッド１０と同様に極めて簡単な操作で作動トランス１８の零点調整を行うことができる。また、構成がシンプルで部品点数も少ないため、容易に組み立てることができるとともに、全体を小型化することができる。
【００４４】
また、本実施の形態のクランプ機構では、軸受部材４４を押圧部材８９に設けられた皿バネ９０で押圧することにより、測定アーム３８の回動に一定の抵抗を付与することができる。これにより、アンクランプの状態において測定アーム３８が自由に揺動するのを防止でき、測定アーム３８を所望の位置に停止させておくことができる。
【００４５】
なお、上述した一連の実施の形態では、本発明を外径測定用の定寸装置の測定ヘッドに適用した例で説明したが、本発明は内径測定用の定寸装置や検測装置等にも適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る測定ヘッドによれば、部品点数が少なくシンプルな構成で簡単に組み立てることができ、かつ簡単に零点調整作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外径測定用定寸装置に適用された測定ヘッドの側面断面図
【図２】クランプ機構の平面部分断面図
【図３】クランプ機構の側面部分断面図
【図４】クランプ機構の第２の実施の形態の平面図
【図５】クランプ機構の第２の実施の形態の側面部分断面図
【図６】クランプ機構の要部の構成を示す平面図
【図７】従来の測定ヘッドの構成を示す側面断面図
【符号の説明】
１０…測定ヘッド、１２…ヘッド本体、１４…基部アーム、１６…回動支軸、１８…差動トランス、２０…スプリング、２２…セットアーム、２４…移動板、２６Ａ、２６Ｂ…ガイドロッド、２８…ガイドブロック、２９Ａ、２９Ｂ…ボールプランジャ、３４…セットハンドル、３６…揺動支軸、３８…測定アーム、４０…クランプ機構、４２…接触子、４４…軸受部材、４４Ａ、４４Ｂ…クランプ部、４６…切割り、４８…連結アーム、５０…クランプアーム、５２…ボルト、５４…長穴、５８…回転軸、６０…クランプレバー、６２…ボルト、６４…抑えナット、６４Ａ…溝、６６…皿バネ、７０…揺動支軸、７０Ａ…中空部、７２…軸受部材、７４…切割り、７６…クランプ部材、７８…ボルト部材、８０…クランプレバー、８０Ａ…回転軸、８２…座、８４…ストッパーボルト、８６…位置決め部材、８９…押圧部材、８９Ａ…溝、９０…皿バネ
Claims (2)
- ヘッド本体と、
前記ヘッド本体に設けられた回動支軸と、
前記回動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられた基部レバーと、
前記基部レバーの先端部に設けられた揺動支軸と、
基端部に切割りが形成された軸受部材が設けられ、該軸受部材に前記揺動支軸が挿通されることにより、前記揺動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に設けられるとともに、先端部に被測定部に当接される接触子を備えた測定レバーと、
前記軸受部材に形成された切割りの隙間を閉じさせることにより、前記揺動支軸を前記軸受部材で締め付けて、前記測定レバーを前記揺動支軸に固定する締付手段であって、前記切割りの両側に形成されたクランプ部と、前記クランプ部の一方に連結されるとともに、前記測定レバーに連結された連結アームと、Ｌ字状に形成され、前記クランプ部の他方に連結されて、前記連結アームと交差して配置されるクランプアームと、前記連結アームに設けられた回転軸と、前記回転軸に揺動自在に軸支され、先端部分が前記クランプアームの先端部分に当接されるとともに、前記回転軸の回転中心に対して偏芯した円弧状に形成されたクランプレバーと、からなり、前記クランプレバーを揺動させることにより、前記軸受部材に形成された切割りの隙間を拡縮させて、前記揺動支軸を締め付け・解除する締付手段と、
前記揺動支軸が挿通された前記軸受部材を前記基部レバーに向けて軸方向に押圧し、前記締付手段による固定が解除されたときに前記測定レバーが自由に揺動しないように、前記測定レバーの揺動に一定の抵抗を付与する押圧部材と、
前記基部レバーの変動量を検出する検出手段と、
前記基部レバーを測定方向に付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力に抗して前記基部レバーをリトラクト方向に揺動させて前記基部レバーを前記検出手段の零点位置に位置させる零点設定手段と、
からなることを特徴とする測定ヘッド。 - ヘッド本体と、
前記ヘッド本体に設けられた回動支軸と、
前記回動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に回動自在に設けられた基部レバーと、
前記基部レバーの先端部に設けられ、中空状に形成されるとともに、周面の複数個所に切割りが形成されて拡縮自在に形成され、かつ、中空部がテーパ状に形成された揺動支軸と、
基端部に挿通穴が形成され、該挿通穴に前記揺動支軸が挿通されることにより、前記揺動支軸を支点として測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に設けられるとともに、先端部に被測定部に当接される接触子を備えた測定レバーと、
前記揺動支軸の外径を拡径させることにより、前記揺動支軸の外周面を前記挿通穴の内周面に押し付けて前記測定レバーを前記揺動支軸に固定する拡径手段であって、前記拡径手段は、前記揺動支軸の中空部に嵌入されたクランプ部材と、前記クランプ部材に連結されたナット部材と、前記ナット部材に螺合されたボルト部材と、前記基部レバーに回動自在に支持されるとともに、前記ボルト部材に連結されたクランプレバーと、からなり、前記クランプレバーで前記ボルト部材を回動させることにより、前記クランプ部材を前記中空部内で軸方向に移動させて、前記揺動支軸を拡縮させる拡径手段と、
前記揺動支軸が挿通された前記軸受部材を前記基部レバーに向けて軸方向に押圧し、前記拡径手段による固定が解除されたときに前記測定レバーが自由に揺動しないように、前記測定レバーの揺動に一定の抵抗を付与する押圧部材と、
前記基部レバーの変動量を検出する検出手段と、
前記基部レバーを測定方向に付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力に抗して前記基部レバーをリトラクト方向に揺動させて前記基部レバーを前記検出手段の零点位置に位置させる零点設定手段と、
からなることを特徴とする測定ヘッド。
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